Охрана труда
 Скачать 5.35 Mb.
|
|
Причины возникновения опасности герметичных систем. Анализ показывает, что разгерметизация устройств и установок происходит в результате действия целого ряда факторов, которые можно условно разделить на две группы — эксплуатационные и технологические. Первые обусловлены физико-химическими свойствами рабочего тела, параметрами его состояния, условиями эксплуатации и т. д. К ним, например, относят: протекание побочных процессов в устройствах и установках, приводящих к ослаблению прочности конструкции; образование взрывчатых смесей; неправильную эксплуатацию и др. Вторые связаны с дефектами при изготовлении, монтаже, транспортировании и хранении устройств. Основными причинами разрушения или разгерметизации систем повышенного давления являются: внешние механические воздействия; снижение механической прочности; нарушения технологического режима; конструкторские ошибки; изменение состояния герметизируемой среды; неисправности в контрольно-измерительных и предохранительных устройствах; ошибки обслуживающего персонала. Опасности, возникающие при нарушении герметичности. В ряде случаев нарушение герметичности, т. е. разгерметизация устройств и установок, не только нежелательна с технической точки зрения, но и опасна для обслуживающего персонала и производства в целом. Во-первых, нарушение герметичности может быть связано с взрывом. Здесь следует различать две причины. С одной стороны, взрыв может являться следствием нарушения герметичности, например, воспламенение взрывчатой смеси внутри установки. С другой, нарушение герметичности может стать причиной взрыва, например, при нарушении герметичности ацетиленового трубопровода вблизи участков нарушения образуется ацетиленовоздушная смесь, которая может воспламениться самыми слабыми тепловыми импульсами. Незамеченное длительное горение приводит к такому сильному разогреву трубопровода, что ацетилен в нем самовоспламеняется. Во-вторых, при разгерметизации создаются опасные и вредные производственные факторы, зависящие от физико-химических свойств рабочей среды, т. е. возникает опасность: получения ожогов под воздействием высоких или, наоборот, низких температур (термические ожоги) и из-за агрессивности среды (химические ожоги); травматизма, связанного с высоким давлением газа в системе, например, нарушение герметичности баллона с газом при давлении 20 МПа с образованием отверстия диаметром 15 мм приведет к появлению начальной реактивной тяги около 3,5 кН; при массе баллона 70 кг он может приобрести ускорение и переместиться на некоторое расстояние; радиационная, возникающая, например, при использовании в установках в качестве теплоносителя жидких радиоактивных металлов, обладающих высоким уровнем ионизирующего излучения; отравления, связанные с применением инертных и токсичных газов и др. 2.4.3 Статическое электричество Электростатические заряды возникают на поверхностях некоторых материалов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной электризации. Электризация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материала, если последний изолирован. При разделении двух диэлектрических материалов происходит разделение электрических зарядов, причем материал, имеющий большую диэлектрическую проницаемость заряжается положительно, а меньшую — отрицательно. Чем больше различаются диэлектрические свойства материалов, тем интенсивнее происходит разделение и накопление зарядов. На соприкасающихся материалах с одинаковыми диэлектрическими свойствами (диэлектрической проницаемостью) зарядов не образуется. Интенсивность образования электрических зарядов определяется различием в электрических свойствах материалов, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения и больше различие в электрических свойствах, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов. Например, электростатические заряды образуются на кузове двигающегося в сухую погоду автомобиля, если резина колес обладает хорошими изолирующими свойствами. В результате между кузовом и землей возникает электрическое напряжение, которое может достигнуть 10 кВ (киловольт) и привести к возникновению искры при выходе человека из автомобиля — разряд через человека на землю. На производстве в различных технологических процессах также образуются большие электрические заряды, потенциалы которых могут достигать десятков киловольт. Например, заряды могут возникнуть при измельчении, пересыпании и пневмотранспортировке твердых материалов, при переливании, перекачивании по трубопроводам, перевозке в цистернах диэлектрических жидкостей (бензина, керосина и др.), при обработке на токарных станках диэлектрических материалов (эбонита, оргстекла и т. д.), при сматывании тканей, бумаги, пленки (например, полиэтиленовой). К примеру, при пробуксовывании резиновой ленты транспортера относительно роликов или ремня ременной передачи относительно шкива могут возникнуть электрические заряды с потенциалом до 45 кВ. Кроме трения, причиной образования статических зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд. Особенно велика индукционная электролизация электропроводящих объектов. Например, на металлических предметах (автомобиль и т. п.), изолированных от земли, в сухую погоду под действием электрического поля высоковольтных линий электропередач или грозовых облаков могут образовываться значительные электрические заряды. На экранах мониторов и телевизоров положительные заряды накапливаются под действием электронного пучка, создаваемого электронно- лучевой трубкой. Опасные и вредные факторы статического электричества. При прикосновении человека к предмету, несущему электрический заряд, происходит разряд последнего через тело человека. Величины возникающих при разрядке токов не велики, и они очень кратковременны. Поэтому электротравм не возникает. Однако, разряд, как правило, вызывает рефлекторное движение че- ловека, что в ряде случаев может привести к резкому движению руки, падению человека с высоты или его попаданию в опасную производственную зону. Кроме того при образовании заряда с большим электрическим потенциалом вокруг них создается электрическое поле повышенной напряженности. Установлено, что электрическое поле повышенной напряженности вредно для человека. При длительном пребывании человека в таком поле наблюдаются функциональные изменения в центральной нервной системе, сердечно- сосудистой и других системах. Для человека, находящегося в электростатическом поле, характерна повышенная утомляемость, сонливость, снижение внимания, скорости двигательных и зрительных реакций. Наибольшая опасность электростатических зарядов заключается в том, что искровой разряд может обладать энергией, достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Искра, возникающая при разрядке электростатических зарядов, является частой причиной пожаров и взрывов. При напряжении 3 кВ искровой разряд может вызвать воспламенение почти всех паро- и газовоздушных смесей; при 5 кВ — воспламенение большей части горючих пылей. Так, удаление из рабочей зоны пыли из диэлектрического материала с помощью вытяжной вентиляции может привести к накоплению в газоходах электростатических зарядов и отложений пыли. Появление искрового разряда в этом случае может вызвать воспламенение или взрыв пыли. Известны случаи очень серьезных аварий на предприятиях в результате взрывов в системах вентиляции. При перевозке легковоспламеняющихся жидкостей, при их перекачке по трубопроводам, сливе из цистерны или за счет плескания жидкости в ней накапливаются электростатические заряды, и может возникнуть искра, которая воспламенит пары жидкости. Наибольшую опасность статическое электричество представляет на производстве и на транспорте, особенно при наличии пожаровзрывоопасных смесей, пыли и паров легковоспламеняющихся жидкостей. В бытовых условиях (например, при хождении по ковру) накапливаются небольшие заряды, и энергии возникших искровых разрядов недостаточно для инициирования пожара в обычных условиях быта. Раздел III ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВРЕДНЫХ И ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ Задачей защиты человека от ОВПФ является снижение уровня вредных факторов до уровней, не превышающих ПДУ (ПДК), и риска появления опасных факторов до величин приемлемого риска. Основные методы защиты человека представлены на рис. 3.1. Рисунок 3.1 Основные методы защиты человека от ОВПФ Основным и наиболее перспективным методом защиты является совершенствование конструкций машин и технологических процессов, их замена на более современные и прогрессивные, обладающие минимальным уровнем опасности, выделения вредных веществ, излучений. Если же исключить наличие ОВПФ при работе нельзя, используют следующие приемы защиты: удаление человека на максимально возможное расстояние от источника ОВПФ; применение роботов, манипуляторов, дистанционного управления для исключения непосредственного контакта человека с источником ОВПФ; применение средств защиты человека. Средства защиты человека подразделяются на: средства коллективной защиты (СКЗ), обеспечивающие защиты всех работающих на предприятии рабочих и служащих; средства индивидуальной защиты (СИЗ), обеспечивающие защиту одного человека, непосредственно выполняющего работу. Конструкции средств защиты разнообразны и определяются видом ОВПФ. Глава 1 ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ФИЗИЧЕСКИХ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ Защита человека от физических негативных факторов осуществляется тремя основными методами: ограничением времени пребывания в зоне действия физического поля, удалением от источника поля и применением средств защиты, из которых наиболее распространены экраны, снижающие уровень физического поля. Эффективность экранирования принято выражать в децибелах: , дБ ), П о П lg( 10 Э где П 0 и П — соответственно какой-либо параметр физического поля до и после экрана. 1.1 Защита от вибрации Амплитуда скорости вибрации (виброскорости) m V может быть определена по формуле , 2 ) f 2 c m f 2 ( 2 m F m V (3/1) где F m — амплитуда возмущающей вибросилы, Н; μ — коэффициент сопротивления, Н∙с/м; f — частота вибрации, Гц; m — масса системы, кг; с — коэффициент жесткости системы, Н/м. На основе анализа формулы (3.1) можно сделать следующие выводы: для уменьшения виброскорости m V необходимо снижать силу F m (снижать виброактивность машины) и увеличивать знаменатель, а именно — повышать сопротивление системы μ и не допускать, чтобы 2πfm = c/2πf При равенстве этих членов наступает явление резонанса и уровень вибрации резко возрастает. Таким образом, для защиты от вибрации необходимо применять следующие методы: снижение виброактивности машин (уменьшение силы F m )\ отстройка от резонансных частот (2πfm ≠ с/2πf); вибродемпфирование (увеличение μ); виброгашение (увеличение m) — для высоких и средних частот; повышение жесткости системы (увеличение с) — для низких и средних частот; виброизоляция; применение индивидуальных средств защиты. Снижение виброактивности машин (уменьшение силы F m ) достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, резкими ускорениями и т. п. были бы исключены или предельно снижены (например, замена клепки сваркой); хорошей динамической и статической балансировкой механизмов, смазкой и чистотой обработки взаи- модействующих поверхностей; применением кинематических зацеплений пониженной виброактивности (например, использование шевронных и косозубых зубчатых колес вместо прямозубых); заменой подшипников качения на подшипники скольжения; применением конструкционных материалов с повышенным внутренним трением. Отстройка от резонансных частот (2πfm ≠ с/2πf) заключается в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы с (например, установка ребер жесткости) или изменения массы m системы (на- пример, закрепление на машине дополнительных масс). Собственная частота f 0 вибрирующей системы определяется по формуле m c 2 1 о f Вибродемпфирование (увеличение ) — это метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов внутреннего трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция. Вибродемпфирование осуществляется нанесением на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение, — мягких покрытий (резина, покрытие «Агат», пенопласт ПХВ-9, мастики ВД17-59, «Антивибрит») и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия); применением поверхностного трения (например, использование прилегающих друг к другу пластин, как у рессор), установкой специальных демпферов. Примером таких демпферов могут являться амортизаторы автомобилей, которые подавляют раскачку машины. Виброгашение (увеличение m) осуществляют путем установки агрегатов на массивный фундамент (рис. 3.2). Рисунок 3.2 Установка агрегатов на виброгасящем основании: а — на фундаменте и грунте; б — на перекрытии Как видно из формулы (3.1) виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.). Одним из способов подавления вибраций является установка динамических виброгасителей, представляющих собой дополнительную колебательную систему с массой 1 m и жесткостью 1 c собственная частота которой , f 1 m / 1 с ) 2 / 1 ( 1 о f где f — частота вибрации, уровень которой необходимо снизить. Схема динамического виброгасителя показана на рис. 3.3. Рисунок 3.3 Схема динамического виброгасителя Динамический виброгаситель крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостатком динамического виброгасителя является то, что он подавляет колебания только определенной частоты, соответствующей его собственной. Такие виброгасители применяют в агрегатах, например турбогенераторах, имеющих характерный, постоянный во времени дискретный спектр вибрации. На рис. 3.4 изображен динамический виброгаситель с двумя степенями свободы и схема установки виброгасителя на турбогенераторе. Грузики перемещаются по резьбе и фиксируются гайками. Это позволяет менять жесткость виброгасителя, а следовательно, его собственную частоту и частоту подавляемых вибраций. Такие виброгасители удобно настраивать на заданную частоту. Рисунок 3.4 а — динамический гаситель с двумя степенями свободы для дизель-генератора; б — схема турбоагрегата с динамическим виброгасителем Повышение жесткости системы (увеличение с), например путем установки ребер жесткости. Как видно из формулы (3.1) этот способ эффективен только при низких частотах и в ряде случаев средних. Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок, пружин или их сочетания. На рис. 3.5 изображены типовые конструкции пружинных и резиновых виброизоляторов. Рисунок3.5 Виброизолирующие опоры: а — пружинные; б — резиновые виброизоляторы Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации: ист F осн F КП Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция. Для виброизолированных систем, в которых можно принебречь трением: , 1 2 ) 0 f f ( 1 КП (3/2) где f — частота вынужденных колебаний; f 0 — собственная частота виброизолированной системы. Как видно из приведенной формулы, только при 2 o f / f КП < 1, т. е. снижает передачу вибрации на защищаемый объект. По конструктивным и эконмическим соображениям существует оптимальное значение o f / f = 3...4, что соответствует КП = 1/8... 1/15. Собственная частота виброизолированной системы m / с 2 / 1 o f Умножив числитель и знаменатель подкоренного выражения на g — ускорение свободного падения, получим mg / сg 2 / 1 o f . Так как mg— сила тяжести машины, а ст x c / mg — статическая осадка виброизоляторов под действием силы тяжести машины, то ст x / g 2 / 1 o f …………………………………...(3.3) Т. е. чем больше статическая осадка виброизоляторов под действием веса машины, тем меньше o f , а значит меньше КП и лучше виброизоляция. Эффективность виброизоляции в дБ можно определить по формуле дБ , 1 2 ) 0 f f ( lg 20 L ……………………………..(3.4) Схема расчета виброизоляторов: 1. Определяют требуемый уровень снижения вибрации: дБ , доп L L тр L где L — уровень вибрации без виброизоляции, дБ; доп L — допустимый по нормативам уровень вибрации. 2. Из формулы (3.4) находим требуемое отношение частот f и o f требуемое значение собственной частоты виброизолированной системы: , 1 20 / тр L 10 тр о f f Гц , 1 20 тр L 10 f тр o f 3. Из формулы (3.3) находим требуемую статическую осадку виброизолятора: м , 2 отр f 2 4 g ст х 4. Далее выбирается материал и определяются параметры виброизолятора. Расчет определяется типом виброизолятора — пружинный или упругие (резиновые) прокладки. Например, для упругих прокладок определяют требуемую толщину и площадь одной прокладки: м , доп Е ст х тр h 2 м , N доп g m S где Е (Н/м 2 ), доп (Н/м 2 ) — соответственно модуль упругости и допустимое удельное напряжение (определяются свойствами материала прокладки), m (кг) — масса вибрирующего агрегата, N — число прокладок. Если в результате расчета тр о f f получается более 4, расчет ведут для этой величины, но в этом случае не обеспечивается требуемое снижение уровня вибрации и необходимо применять другие мероприятия для ее снижения. Виброизолироваться может источник вибрации или рабочее место обслуживающего установку персонала. На рис. 3.6 и 3.7 показаны примеры виброизоляции рабочего места и источника вибрации — вентиляционной установки. Рисунок 3.6 Устройство виброизоляции рабочего места Рис. 3.7. Устройство виброизоляции вентиляционной установки: 1 — опорная плита; 2 — виброизоляторы; 3 — крышка корпуса; 4 — подвижная часть корпуса; 5 — пружина; 6 — неподвижная часть корпуса; 7 — виброизолирующая прокладка. Для защиты от вибрации человека-оператора применяются разнообразные средства. На рис. 3.8 представлена схема размещения средств виброзащиты оператора, а на рис. 3.9 дана классификация средств защиты оператора. Рисунок 3.8 Схема размещения средств виброзащиты Рисунок 3.9 Средства виброзащиты операторов Средства коллективной защиты (СКЗ) располагаются между источником вибрации и оператором. К СКЗ оператора относятся подставки, сидения, кабины, рукоятки. Виброзащитные подставки — наиболее приемлемые средства защиты от общей вибрации при работе стоя. Основной частью подставки является опорная плита, на которой стоит и выполняет работу оператор. Средства виброизоляции могут размещаться сверху плиты, снизу плиты или с обеих сторон одновременно. В зависимости от принятой схемы их взаимного расположения виброзащитные подставки изготавливают с опорными, встроенными, накладными или комбинированными виброизоляторами (рис. 3.10). Рисунок 3.10 Схемы виброзащитных подставок для виброизоляторов: а — опорного; б — встроенного; в — накладного; г — комбинированного На практике применяются различные конструктивные схемы подставок: с резиновыми и пневмобаллонными виброизоляторами (рис. 3.11), с пружинными виброизоляторами (рис. 3.12). Рисунок 3.11 Виброзащитные подставки с резиновыми и пневмобаллонными виброизоляторами: а — губчатая резина; б — перфорированная резина; в — резиновые бруски; г — цилиндрические пневмобаллоны; д — кольцевой пневмобаллон Рисунок 3.12 Виброзащитные подставки с пружинными виброизоляторами: а — пружины сжатия и сыпучий балласт; б — пружины сжатия и шаровые пневмобаллоны; в — пружинно-тросовая система с опорными роликами; г — пружинная подвеска; д — спаренные рессоры Виброзащитные сидения применяют, если оператор выполняет работу сидя. Подвижные рабочие места, расположенные на транспортных машинах и перемещающихся технологических агрегатах, оснащают сидениями со встроенными средствами виброизоляции. Отдельные конструктивные варианты виброзащит- ных сидений представлены на рис. 3.13. |